JP2005209837A - Stage circulator and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ローダによって搭載物が搭載され、アンローダによって前記搭載物が降ろされる複数のステージが、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環するステージ循環装置、及び、ステージ循環装置に搭載された搭載物に画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention is a stage circulation device in which a plurality of stages on which a load is mounted by a loader and the load is lowered by an unloader is moved up and down to change the height and horizontally move and circulate at a height that can pass each other, The present invention also relates to an image forming apparatus that forms an image on a mounted object mounted on a stage circulation device.
従来からステージに搭載されたプリント基板等の搭載物を露光して画像を形成する画像露光装置では、複数のステージを上段と下段との間で昇降させて高さを変えさせ、上段と下段ですれ違うように水平移動させて循環させることによって、連続して露光を行う方法が用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, in an image exposure apparatus that forms an image by exposing an object mounted on a stage such as a printed circuit board, multiple stages are moved up and down between the upper and lower stages, and the height is changed between the upper and lower stages. A method is used in which exposure is performed continuously by moving horizontally and circulating so as to pass each other (see, for example,
特許文献1、2では、ステージを停止させてロード、アンロードを行っていたので、露光準備に多くの時間を要していた。このため、前のステージ上の基板の露光が終了するまでに、次のステージの露光準備を完了させることができず、連続して露光を行うことができなかった。
In
ここで、ロード、アンロードを高速で行えば、露光準備の時間を短縮できるが、ロード、アンロードを高速で行えば、ステージに加わる振動が大きくなり、この振動が露光中のステージに伝搬して画像のブレやズレが発生する。 If loading and unloading is performed at high speed, the exposure preparation time can be shortened. However, if loading and unloading is performed at high speed, the vibration applied to the stage increases, and this vibration propagates to the stage during exposure. The image may be blurred or misaligned.
また、ステージに押圧力を加えずに基板をステージにロードすれば、ロードを高速で行うこともできるが、基板の反りを矯正できず、基板を吸着ステージに密着させることができないという問題があった。
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、露光等の準備に要する時間を短縮すると共に、基板をステージに密着させるだけの必要な押圧力を搭載物とステージに加え、更にそのうえでステージに加わる振動を低減することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned facts, and while reducing the time required for preparation for exposure and the like, a necessary pressing force sufficient to bring the substrate into close contact with the stage is applied to the mounted object and the stage, and then the stage. The purpose is to reduce the vibration applied to the.
請求項1に記載のステージ循環装置は、ローダによって搭載物が搭載され、アンローダによって前記搭載物が降ろされる複数のステージが、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環するステージ循環装置であって、前記ローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージに搭載すること特徴とする。
The stage circulating apparatus according to
請求項1に記載のステージ循環装置では、複数のステージがローダによって搭載物を搭載され、アンローダによってその搭載物を降ろされる。この複数のステージは、昇降して高さを変え、すれ違うことができる高さで水平移動して循環する。 In the stage circulating apparatus according to the first aspect, the plurality of stages are loaded with the load by the loader, and the load is lowered by the unloader. The plurality of stages move up and down to change their height, move horizontally and circulate at a height at which they can pass each other.
ここで、ローダは、ステージが昇降している間に搭載物をステージに搭載する。これによって、ロードに要する時間を削減でき、露光等の準備に要する時間を短縮できる。また、これに伴ってロードを高速で行う必要がなくなるので、ローダからステージに加えられる振動を抑制できる。 Here, the loader mounts the load on the stage while the stage is moving up and down. Thereby, the time required for loading can be reduced, and the time required for preparation such as exposure can be shortened. In addition, since it is not necessary to load at high speed, vibration applied to the stage from the loader can be suppressed.
請求項2に記載のステージ循環装置は、請求項1に記載のステージ循環装置であって、前記アンローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージから降ろすことを特徴とする。
The stage circulation device according to
請求項2に記載のステージ循環装置では、アンローダが、ステージが昇降している間に搭載物をステージから降ろす。これによって、アンロードに要する時間を削減でき、露光等の準備に要する時間を短縮できる。また、これに伴ってアンロードを高速で行う必要がなくなるので、アンローダからステージに加えられる振動を抑制できる。
In the stage circulation apparatus according to
請求項3に記載のステージ循環装置は、請求項1又は2に記載のステージ循環装置であって、前記ステージには負圧を発生して前記搭載物を前記ステージに吸着固定する負圧発生孔が形成され、前記ローダは、前記搭載物を保持する保持手段と、前記保持手段を伸縮可能に支持し、前記ステージの昇降路に沿って前記保持手段を昇降させる昇降手段と、前記保持手段に弾性力を付与し、前記搭載物を前記ステージに押圧すると弾性収縮して前記搭載物を前記ステージへ押圧する押圧力を徐々に増加させる支持手段と、を備え、前記負圧発生孔が前記搭載物を前記ステージに密着させるために必要な値まで前記押圧力を増加する速度を、前記押圧力によって前記ステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とすることを特徴とする。
The stage circulation device according to
請求項3に記載のステージ循環装置では、昇降手段が、伸縮可能に支持した保持手段をステージの昇降路に沿って昇降させる。支持手段は、保持手段に弾性力を付与し、保持手段に保持された搭載物をステージに押圧すると、弾性収縮して搭載物をステージへ押圧する押圧力を徐々に増加させる。 In the stage circulation apparatus according to the third aspect, the elevating means elevates and lowers the holding means supported so as to extend and contract along the hoistway of the stage. The supporting means applies an elastic force to the holding means, and when the load held by the holding means is pressed against the stage, the support means gradually contracts and gradually increases the pressing force for pressing the load against the stage.
ここで、この押圧力は、負圧発生孔が搭載物をステージに密着させるために必要な値まで増加されるが、この押圧力を増加する速度は、押圧力によってステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とされている。この限界値とは、例えば露光装置において、露光工程への影響を許容できるステージの振動の振幅である。 Here, this pressing force is increased to a value necessary for the negative pressure generating hole to bring the load into close contact with the stage. The speed at which this pressing force is increased is the amplitude of vibration generated on the stage by the pressing force. Is controlled at a speed that can be suppressed below the limit value. This limit value is, for example, an amplitude of stage vibration that can allow an influence on the exposure process in the exposure apparatus.
即ち、搭載物をステージに密着させるために必要な押圧力を搭載物とステージに加えることができ、その上でステージに加わる振動を許容量以下に抑制できる。 That is, it is possible to apply a pressing force necessary to bring the mounted object in close contact with the stage, and to suppress the vibration applied to the stage below an allowable amount.
請求項4に記載のステージ循環装置は、請求項3に記載のステージ循環装置であって、前記ローダは、前記必要な値まで押圧力を増加した後、前記押圧力を前記必要な値から低減する速度を前記制御速度とすることを特徴とする。
The stage circulation device according to
請求項4に記載のステージ循環装置では、搭載物がステージに吸着固定された後、ローダが押圧力を上記必要な値から低減する速度が、押圧力によってステージに発生する振動の振幅の限界値以下に抑制できる制御速度とされている。このため、ローダが搭載物とステージへの押圧を止める際に、ステージに加わる振動を許容量以下にできる。
5. The stage circulating apparatus according to
請求項5に記載のステージ循環装置は、請求項3又は4に記載のステージ循環装置であって、前記搭載物が前記ステージに固定されると前記保持手段の保持力を解除することを特徴とする。
The stage circulating apparatus according to
請求項5に記載のステージ循環装置では、搭載物がステージに吸着固定されると保持手段の保持力が解除されるので、保持手段をステージから離間させる際に搭載物がステージから浮き上がることがない。
In the stage circulation apparatus according to
請求項6に記載の画像形成装置は、請求項1乃至5の何れかに記載のステージ循環装置を備え、前記ステージが水平移動する際に前記ステージに搭載された前記搭載物に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする。 An image forming apparatus according to a sixth aspect includes the stage circulation device according to any one of the first to fifth aspects, and forms an image on the mounted object mounted on the stage when the stage moves horizontally. An image forming unit is included.
請求項6に記載の画像形成装置では、ステージが水平移動する際に、画像形成手段がステージに搭載された搭載物に画像を形成する。ステージ循環装置は、画像形成工程の準備に要する時間を短縮できるので、複数のステージを連続して画像形成工程に送ることができる。 In the image forming apparatus according to the sixth aspect, when the stage moves horizontally, the image forming unit forms an image on a mounted object mounted on the stage. Since the stage circulating apparatus can shorten the time required for the preparation of the image forming process, a plurality of stages can be continuously sent to the image forming process.
また、ステージに加わる振動が許容量以下に抑制されているので、搭載物に良好に画像を形成できる。 In addition, since the vibration applied to the stage is suppressed to an allowable amount or less, an image can be favorably formed on the mounted object.
請求項7に記載の画像形成装置は、請求項6に記載の画像形成装置であって、前記画像形成手段は、空間変調素子であることを特徴とする。 An image forming apparatus according to a seventh aspect is the image forming apparatus according to the sixth aspect, wherein the image forming means is a spatial modulation element.
請求項7に記載の画像形成装置では、空間変調素子による画像形成工程に連続してステージを送ることができる。また、ステージに加わる振動が許容量以下に抑制されているので、空間変調素子によって良好に画像を形成できる。 In the image forming apparatus according to the seventh aspect, the stage can be sent continuously to the image forming process by the spatial modulation element. In addition, since the vibration applied to the stage is suppressed to an allowable amount or less, an image can be favorably formed by the spatial modulation element.
本発明は上記構成にしたので、露光準備に要する時間を短縮できると共に、基板をステージに密着させるだけの必要な押圧力を搭載物とステージに加えることができ、更にそのうえでステージに加わる振動を許容量以下に抑制できる。 Since the present invention has the above-described configuration, the time required for exposure preparation can be shortened, and a necessary pressing force sufficient to bring the substrate into close contact with the stage can be applied to the mounted object and the stage, and further vibrations applied to the stage are allowed. It can be suppressed below the capacity.
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1、図2は本発明のステージ循環装置11と画像形成手段としての露光ヘッド100等を備えるレーザー露光装置10を示す概略斜視図である。本発明に係るレーザー露光装置10は、プリント配線基板の材料となる薄肉プレート状の基板材料200を、所定の速度で搬送しながら、画像情報により変調されたレーザービームBによって露光し、その基板材料200に、配線パターンに対応する画像(潜像)を形成するものである。
1 and 2 are schematic perspective views showing a
そこで、説明の便宜上、図1の矢印Xで表す方向を基板材料200の「搬送方向」とし、それを基準に「上流側」及び「下流側」の表現をする。また、それとは反対方向を基板材料200の「復帰方向」とする。更に、矢印Xと直交する方向を矢印Yで表し、レーザー露光装置10における「幅方向」とする。
Therefore, for convenience of explanation, the direction represented by the arrow X in FIG. 1 is referred to as the “conveying direction” of the
[露光装置の概要]
まず、最初に、レーザー露光装置10の概要を説明する。図1、図2で示すように、レーザー露光装置10は、基板材料200を表面(上面)に吸着して保持しながら搬送方向へ移動する所定厚さの側面視略「L」字状ステージ部材を2基備えている。この2基のステージ部材20、30は、共に同じ構成であるが、説明の便宜上、搬送方向に向かって左側をステージ部材20、右側をステージ部材30とする。また、基板材料200は、ステージ部材20上に吸着保持されている方を基板材料200A、ステージ部材30上に吸着保持されている方を基板材料200B等として説明する場合がある。
[Outline of exposure apparatus]
First, an outline of the
各ステージ部材20、30は、それぞれ搬送手段としてのリニア走行体40、60に昇降自在に片持ち支持されており、各リニア走行体40、60はステージ部材20、30が内側に来るように隣接して搬送方向及び復帰方向へ移動可能に支持されている。したがって、各リニア走行体40、60がすれ違うときには、内側にあるステージ部材20、30が互いに干渉しないように、例えば一方のステージ部材20を上方位置に、他方のステージ部材30を下方位置にそれぞれ昇降移動させるようにしている。つまり、各ステージ部材20、30は、上方位置にて搬送方向へ移動し、それに吸着保持された基板材料200が露光され、その基板材料200が取り除かれた後、下方位置にて復帰方向へ移動し、元の初期位置(基板材料200がロードされる搭載位置)に復帰するようになっている。
Each
リニア走行体40、60は基台12上に移動可能に支持され、その基台12の搬送方向両側には一対の側壁14が立設されている。そして、その側壁14の上部には画像位置検出装置180を構成するCCDカメラ182(アライメントカメラ)を取り付けるゲート18が幅方向に架設されている。そして更に、そのゲート18と所定間隔を隔てた下流側の側壁14の上部には複数個の露光ヘッド100を取り付けるゲート16が幅方向に架設されている。
The linear traveling
露光ヘッド100は、そのゲート16を通過する基板材料200に向かってレーザービームBを照射できるように下向き状態で固定されており、CCDカメラ182は、そのゲート18を通過する基板材料200の位置(描画領域)検出用のアライメントマーク(図示省略)を撮像できるように下向き状態で、かつ幅方向へ往復移動自在に設けられている。
The
したがって、このレーザー露光装置10は、主に次のように動作する。まず、基板材料200Aがローダ80によってステージ部材20の載置面22A上に載置される。そして、その載置面22A上に吸着保持された状態で搬送されながら、CCDカメラ182によりアライメントマークが撮像されて、その位置(描画領域)が検出され、更に、その検出結果に基づいて、所定の描画領域が露光ヘッド100により露光される。露光が終了すると、基板材料(プリント配線基板)200Aは、ステージ部材20上からアンローダ90によって取り除かれる。
Therefore, the
一方、このとき、すでにステージ部材30は、次の基板材料200Bを載置面32A上に吸着保持した状態で搬送され、CCDカメラ182により位置を検出されて露光が開始されている。すなわち、先に基板材料(プリント配線基板)がアンロードされたステージ部材30は、ステージ部材20上の基板材料200Aが露光されている間に、そのステージ部材20の下方を通って初期位置(搭載位置)に復帰移動し、次の基板材料200Bがロードされて、CCDカメラ182により位置検出される工程まで進むように構成されている。
On the other hand, at this time, the
このように、レーザー露光装置10は、各ステージ部材20、30が交互に循環移動することにより、基板材料200の露光が順次絶え間なく行われる構成になっており、露光ヘッド100の稼働率、即ちプリント配線基板の製造効率が向上されるようになっている。
As described above, the
ここで、レーザー露光装置10では、ステージ部材20、30が搬送方向上流端部の昇降区間で上昇している間にローダ80が基板材料200をステージ部材20、30に搭載し、ステージ部材20、30が搬送方向下流端部の昇降区間で下降している間にアンローダ90が基板材料200をステージ部材20、30から降ろす。これによって、露光工程が終了したステージの露光準備に要する時間が短縮され、プリント配線基板の製造効率が一層向上されている。なお、詳細は後述する。
Here, in the
以上がレーザー露光装置10の概要であり、以下、各部の構成について詳細に説明する。
The above is the outline of the
[露光ヘッドの構成]
まず、図6乃至図18を基に露光ヘッド100の構成について詳細に説明する。上記したように、露光ヘッド100は、レーザー露光装置10の幅方向に架設されたゲート16の上部に垂設され、その真下の露光位置をステージ部材20に吸着保持されて搬送されて来た基板材料200が通過するときに、その基板材料200の被露光面202に対して、上方から画像情報に基づいて変調されたレーザービームBを照射して露光し、その被露光面202にプリント配線基板の配線パターンに対応する画像(潜像)を形成するようになっている。
[Configuration of exposure head]
First, the configuration of the
ここで、基板材料200の上面部は、感光材料により薄膜状の感光性塗膜が成膜された被露光面202となっており、被露光面202は潜像(画像)形成後に、エッチング等の所定の処理を受けることにより、潜像に対応する配線パターンが形成されるようになっている。なお、感光性塗膜は、基板材料200に液状の感光材料を塗布して乾燥硬化させるか、予めフィルム状に成膜された感光材料をラミネートすることによって形成される。
Here, the upper surface portion of the
露光ヘッド100は、図6、図7で示すように、m行n列(例えば3行5列)の略マトリックス状に複数(例えば14個)配列されて構成されており、図示のものは、基板材料200の幅との関係で、3行目には4個の露光ヘッド100が配置されている。なお、以下、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッドを示す場合は、露光ヘッド100mnと表記する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
露光ヘッド100による露光エリア102は、副走査方向が短辺となる矩形状とされている。したがって、ステージ部材20が搬送方向へ移動することにより(露光ヘッド100が相対的に副走査方向へ移動することにより)、基板材料200における被露光面202上の描画領域204には露光ヘッド100毎に帯状の露光済み領域206が順次形成される。なお、以下、m行目のn列目に配列された個々の露光ヘッド100による露光エリア102を示す場合は、露光エリア102mnと表記する。
An
また、図7で示すように、帯状の露光済み領域206が副走査方向と直交する方向(主走査方向)に隙間無く並ぶように、ライン状に配列された各行の露光ヘッド100は、それぞれ配列方向に所定間隔(露光エリアの長辺の自然数倍、本実施形態では2倍)ずらして配置されている。このため、1行目の露光エリア10211と露光エリア10212との間の露光できない部分は、2行目の露光エリア10221と3行目の露光エリア10231とにより露光することができる。
Further, as shown in FIG. 7, the exposure heads 100 of each row arranged in a line are arranged so that the strip-shaped exposed
各露光ヘッド10011〜100mnは、図8で示すように、入射された光ビームを画像情報に応じて各画素毎に変調する空間光変調素子としてのデジタル・マイクロミラー・デバイス(以下、「DMD」という)106を備えている。DMD106は、図示するように、SRAMセル(メモリーセル)108上に、画素(ピクセル)を構成する多数の(例えば600個×800個)の微小ミラー(以下、「マイクロミラー」という)110が格子状に配列されて一体的に構成されたミラーデバイスであり、マイクロミラー110の表面には、反射率が90%以上となるように、アルミニウム等の反射率の高い材料が蒸着されている。そして、各マイクロミラー110は、ヒンジ及びヨークを含む支柱(図示省略)によって支持されている。
As shown in FIG. 8, each of the exposure heads 100 11 to 100 mn is a digital micromirror device (hereinafter referred to as “a spatial light modulation device”) that modulates an incident light beam for each pixel in accordance with image information. DMD ”) 106. As shown in the figure, the
したがって、DMD106のSRAMセル108にデジタル信号が書き込まれると、支柱に支えられたマイクロミラー110が、対角線を中心としてDMD106が配置された基部側に対して±α°(例えば±10°)の範囲で傾けられる。つまり、画像信号に応じてDMD106のマイクロミラー110の傾きが制御されることにより、DMD106に入射された光がそれぞれのマイクロミラー110の傾き方向へ反射される。ちなみに、図9(A)はマイクロミラー110がON状態である+α°に傾いた状態を示し、図9(B)はマイクロミラー110がOFF状態である−α°に傾いた状態を示している。また、OFF状態のマイクロミラー110により光ビームが反射される方向には、光吸収体(図示省略)が配置されている。
Therefore, when a digital signal is written in the
また、DMD106は、上記したように、マイクロミラー110を多数個(例えば800個)長手方向に配列してなるマイクロミラー列が、多数組(例えば600組)短手方向に配列されて構成されているが、更にその短手方向の辺(短辺)が副走査方向と所定角度θ(例えば1°〜5°)をなすように、僅かに傾斜させられて配置されている。図10(A)はDMD106を傾斜させない場合の各マイクロミラー110による反射光像(露光ビーム)104の走査軌跡を示し、図10(B)はDMD106を所定角度θ傾斜させた場合の反射光像(露光ビーム)104の走査軌跡を示している。このように、DMD106を傾斜させると、各マイクロミラー110による露光ビームの走査軌跡(走査線)のピッチP2を、DMD106を傾斜させない場合の走査線のピッチP1より狭くすることができるので、解像度を大幅に向上させることができる。
Further, as described above, the
そして更に、異なるマイクロミラー列により同じ走査線上が重ねて露光(多重露光)されることになるため、露光位置の微少量をコントロールすることができ、高精細な露光を実現することができる。したがって、主走査方向に配列された複数の露光ヘッド100間のつなぎ目を微少量の露光位置制御により段差無くつなぐことができる。なお、DMD106の傾斜角度θは微小であるので、DMD106を傾斜させた場合の走査幅W2と、DMD106を傾斜させない場合の走査幅W1とは略同一である。また、DMD106を傾斜させる代わりに、各マイクロミラー列を副走査方向と直交する方向に所定間隔ずらした千鳥状に配置しても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
Furthermore, since the same scanning line is overlaid by different micromirror rows and exposed (multiple exposure), a very small amount of exposure position can be controlled, and high-definition exposure can be realized. Therefore, the joints between the plurality of exposure heads 100 arranged in the main scanning direction can be connected without a step by a very small exposure position control. Since the tilt angle θ of the
また、露光ヘッド100を駆動制御する制御装置(図示省略)には、画像情報処理部(図示省略)とミラー駆動制御部(図示省略)とが組み込まれている。画像情報処理部では、レーザー露光装置10全体を制御するコントローラー(図示省略)から入力された配線パターンに対応する画像情報に基づいて、各露光ヘッド100毎にDMD106の制御すべき領域内の各マイクロミラー110を駆動制御する制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部では、画像情報処理部で生成した制御信号に基づいて、各露光ヘッド100毎にDMD106の各マイクロミラー110の角度をON状態又はOFF状態に制御するようになっている。
Further, an image information processing unit (not shown) and a mirror drive control unit (not shown) are incorporated in a control device (not shown) for driving and controlling the
また、図11で示すように、DMD106の光入射側には、光ファイバーの出射端部(発光点)が露光エリア102の長辺方向と対応する方向に沿って1列に配列されたレーザー出射部114を備えたファイバーアレイ光源112と、ファイバーアレイ光源112から出射されたレーザー光を補正してDMD106上に集光させるレンズ系120と、レンズ系120を透過したレーザー光をDMD106に向けて反射するミラー116とが順に配置されている。そして、DMD106の光反射側には、DMD106で反射されたレーザー光を基板材料200の被露光面202上に結像するレンズ系122、124が、DMD106と被露光面202とが共役な関係となるように配置されている。
Further, as shown in FIG. 11, on the light incident side of the
レンズ系120は、図12で示すように、ファイバーアレイ光源112から出射されたレーザー光を平行光化する1対の組合わせレンズ126と、平行光化されたレーザー光の光量分布が均一になるように補正する1対の組合わせレンズ128と、光量分布が補正されたレーザー光をDMD106上に集光する集光レンズ118とで構成されている。組合わせレンズ128は、レーザー出射端の配列方向に対しては、レンズの光軸に近い部分は光束を広げ、光軸から離れた部分は光束を縮め、更に、この配列方向と直交する方向に対しては、光をそのまま通過させる機能を備えており、光量分布が均一となるようにレーザー光を補正するようになっている。
In the
また、ファイバーアレイ光源112は、図13(A)で示すように、複数(例えば6個)のレーザーモジュール130を備えており、各レーザーモジュール130には、マルチモード光ファイバー132の一端が結合されている。マルチモード光ファイバー132の他端には、コア径がマルチモード光ファイバー132と同一で、かつクラッド径がマルチモード光ファイバー132より小さい光ファイバー134が結合され、図13(C)で示すように、光ファイバー134の出射端部(発光点)が副走査方向と直交する主走査方向に沿って1列に配列されることによって、レーザー出射部114が構成されている。なお、図13(D)で示すように、光ファイバー134の出射端部(発光点)を主走査方向に沿って2列に配列することも可能である。
As shown in FIG. 13A, the fiber array
光ファイバー134の出射端部は、図13(B)で示すように、表面が平坦な2枚の支持板136に挟み込まれて固定されている。また、光ファイバー134の光出射側には、光ファイバー134の端面を保護するために、ガラス等の透明な保護板138が配置されている。保護板138は、光ファイバー134の端面と密着させて配置してもよく、光ファイバー134の端面が密封されるように配置してもよい。光ファイバー134の出射端部は、光密度が高く、集塵しやすく、劣化しやすいが、保護板138を配置することにより、端面への塵埃の付着を防止することができるとともに、劣化を遅らせることができる。
As shown in FIG. 13B, the exit end of the
また、図13(B)で示すように、クラッド径が小さい光ファイバー134の出射端を隙間なく1列に配列するために、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバー132の間にマルチモード光ファイバー132を積み重ね、積み重ねられたマルチモード光ファイバー132に結合された光ファイバー134の出射端が、クラッド径が大きい部分で隣接する2本のマルチモード光ファイバー132に結合された2本の光ファイバー134の出射端間に挟まれるように配列されている。これは、クラッド径が大きいマルチモード光ファイバー132のレーザー光出射側の先端部分に、長さ1〜30cmのクラッド径が小さい光ファイバー134を同軸的に結合する、例えば光ファイバー134の入射端面を、マルチモード光ファイバー132の出射端面に、両方の中心軸が一致するように融着することにより得ることができる。
Further, as shown in FIG. 13B, in order to arrange the output ends of the
なお、マルチモード光ファイバー132及び光ファイバー134としては、ステップインデックス型光ファイバー、グレーテッドインデックス型光ファイバー、複合型光ファイバーの何れも使用可能であり、図14で示すように、光ファイバー134のコア134Aの径は、マルチモード光ファイバー132のコア132Aの径と同じ大きさになっている。すなわち、光ファイバー134は、クラッド径=60μm、コア径=25μmであり、マルチモード光ファイバー132は、クラッド径=125μm、コア径=25μmである。そして、マルチモード光ファイバー132の入射端面コートの透過率が99.5%以上になっている。
As the multimode
また、図示しないが、長さが短くてクラッド径が大きい光ファイバーに、クラッド径が小さい光ファイバーを融着させた短尺光ファイバーを、フェルールや光コネクター等を介してマルチモード光ファイバー132の出射端に結合してもよい。このように、光コネクター等を用いて、短尺光ファイバー(クラッド径が小さい光ファイバー)を、マルチモード光ファイバー132に着脱可能に構成すると、クラッド径が小さい光ファイバーが破損した場合等には、その部分の交換が容易にできるようになるので、露光ヘッド100のメンテナンスに要するコストを低減することができる。なお、以下では、光ファイバー134を、マルチモード光ファイバー132の出射端部と称する場合がある。
Although not shown, a short optical fiber in which an optical fiber with a short cladding diameter and a large cladding diameter is fused with an optical fiber with a small cladding diameter is coupled to the output end of the multimode
レーザーモジュール130は、図15で示す合波レーザー光源(ファイバー光源)によって構成されている。この合波レーザー光源は、ヒートブロック140上に配列固定された複数(例えば7個)のチップ状の横マルチモード、又はシングルモードのUV系半導体レーザーLD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7と、UV系半導体レーザーLD1〜LD7の各々に対応して設けられたコリメーターレンズ142、144、146、148、150、152、154と、1つの集光レンズ156と、1本のマルチモード光ファイバー132とで構成されている。つまり、コリメーターレンズ142〜154及び集光レンズ156によって集光光学系が構成され、その集光光学系とマルチモード光ファイバー132とによって合波光学系が構成されている。
The
したがって、露光ヘッド100において、ファイバーアレイ光源112の合波レーザー光源を構成するUV系半導体レーザーLD1〜LD7の各々から発散光状態で出射したレーザービームB1、B2、B3、B4、B5、B6、B7の各々は、まず、対応するコリメーターレンズ142〜154によって平行光化される。そして、平行光化されたレーザービームB1〜B7は、集光レンズ156によって集光され、マルチモード光ファイバー132のコア132Aの入射端面に収束する。
Therefore, in the
マルチモード光ファイバー132のコア132Aの入射端面に収束したレーザービームB1〜B7は、そのコア132Aに入射して光ファイバー内を伝搬し、1本のレーザービームBに合波される。UV系半導体レーザーLD1〜LD7は、発振波長及び最大出力がすべて同じであり、このときの結合効率が、例えば85%であるとすると、UV系半導体レーザーLD1〜LD7の各出力が30mWの場合には、出力約180mW(=30mW×0.85×7)の合波レーザービームBを得ることができる。
The laser beams B1 to B7 converged on the incident end face of the core 132A of the multimode
こうして、マルチモード光ファイバー132の出射端部に結合された光ファイバー134から合波レーザービームBが出射されるが、例えば図11、図13(C)で示すように、6本の光ファイバー134がアレイ状に配列された(高輝度の発光点が主走査方向に沿って1列に配列された)レーザー出射部114の場合には、その出力は約1W(=180mW×6)の高出力となる。なお、合波レーザー光源を構成するUV系半導体レーザーの個数は7個に限定されるものではない。
Thus, the combined laser beam B is emitted from the
また、以上のような合波レーザー光源(UV系半導体レーザー)は、図16、図17で示すように、他の光学要素と共に、上方が開口した箱状のパッケージ160内に収納されている。パッケージ160は、その開口を閉塞可能なパッケージ蓋162を備えており、脱気処理をした後に封止ガスを注入し、パッケージ160の開口をパッケージ蓋162で閉じることにより、パッケージ160とパッケージ蓋162とにより形成される閉空間(封止空間)内に、上記の合波レーザー光源が気密封止されるようになっている。
Further, the combined laser light source (UV semiconductor laser) as described above is housed in a box-shaped
パッケージ160の底面にはベース板164が固定されており、このベース板164の上面には、ヒートブロック140と、集光レンズ156を保持する集光レンズホルダー158と、マルチモード光ファイバー132の入射端部を保持するファイバーホルダー166とが取り付けられている。マルチモード光ファイバー132の出射端部は、パッケージ160の壁面に形成された開口からパッケージ160外に引き出されている。
A
また、ヒートブロック140の側面にはコリメーターレンズホルダー168が取り付けられており、コリメーターレンズ142〜154が保持されている。パッケージ160の横壁面には開口が形成され、この開口を通してUV系半導体レーザーLD1〜LD7に駆動電流を供給する配線170がパッケージ160外に引き出されている。なお、図16、図17においては、図の煩雑化を避けるために、複数のUV系半導体レーザーのうち、UV系半導体レーザーLD7にのみ符号を付し、複数のコリメーターレンズのうち、コリメーターレンズ154にのみ符号を付している。
A
また、コリメーターレンズ142〜154の取り付け部分の正面形状を図18で示す。コリメーターレンズ142〜154の各々は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を、平行な平面で細長く切り取った形状に形成されている。この細長形状のコリメーターレンズ142〜154は、例えば樹脂又は光学ガラスをモールド成形することによって得ることができる。そして、コリメーターレンズ142〜154は、長さ方向がUV系半導体レーザーLD1〜LD7の発光点の配列方向(図の左右方向)と直交するように、かつ発光点の配列方向に密接配置されている。
Moreover, the front shape of the attachment part of the collimator lenses 142-154 is shown in FIG. Each of the
また、UV系半導体レーザーLD1〜LD7としては、発光幅が2μmの活性層を備え、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が各々、例えば10°、30°の状態で各々レーザービームB1〜B7を発するレーザーが用いられている。これらUV系半導体レーザーLD1〜LD7は、活性層と平行な方向に発光点が1列に並ぶように配設されている。したがって、各発光点から発せられたレーザービームB1〜B7は、細長形状の各コリメーターレンズ142〜154に対して、拡がり角度が大きい方向が長さ方向と一致し、拡がり角度が小さい方向が幅方向(長さ方向と直交する方向)と一致する状態で入射することになる。
The UV-based semiconductor lasers LD1 to LD7 each have an active layer with an emission width of 2 μm, and each laser beam has a divergence angle in a direction parallel to and perpendicular to the active layer, for example, 10 ° and 30 °. Lasers emitting B1 to B7 are used. These UV-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer. Therefore, the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points have a width direction in which the direction in which the divergence angle is large coincides with the length direction and the direction in which the divergence angle is small with respect to the
また、集光レンズ156は、非球面を備えた円形レンズの光軸を含む領域を平行な平面で細長く切り取って、コリメーターレンズ142〜154の配列方向、つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状に形成されている。この集光レンズ156も、例えば樹脂又は光学ガラスをモールド成形することにより得ることができる。
In addition, the
[画像位置検出装置の構成]
次に、画像位置検出装置180について説明をする。画像位置検出装置180は、上記したように、レーザー露光装置10の幅方向に架設されたゲート18に、その幅方向に沿って移動自在に取り付けられたCCDカメラ182と、アライメント制御部(図示省略)を含んで構成されている。CCDカメラ182は、2次元CCDを撮像素子として備えるとともに、撮像時の光源として1回の発光時間が極めて短いストロボを備えており、このストロボの発光時のみ撮像が可能となるように、各CCD素子の受光感度が設定されている。アライメント制御部は、CCDカメラ182からの画像信号を処理し、CCDカメラ182により撮像されたアライメントマークの位置に対応する位置情報を上記コントローラーへ出力するようになっている。
[Configuration of Image Position Detection Device]
Next, the image
また、CCDカメラ182は、ホルダー184に下向き状態で保持されており、このホルダー184が、ゲート18の下部に平行に配設されたガイドプレート186に移動可能に支持されている。したがって、CCDカメラ182は、そのガイドプレート186に沿って幅方向に往復移動可能であり、基板材料200の異なる領域を撮像可能になっている。つまり、CCDカメラ182は、撮像対象となる基板材料200に形成されたアライメントマークの位置等に応じて、その位置の調整が可能とされている。なお、CCDカメラ182は図示の1台に限定されるものではなく、複数台設けて適宜位置に固定配置してもよい。
The
一方、基板材料200の被露光面202上には、予め配線パターンに対応する潜像が形成される描画領域204が設定されており、この描画領域204に対応する複数のアライメントマークが搬送方向に沿って形成されている。そして、CCDカメラ182は、その真下の撮像位置(読取位置)を、ステージ部材20に吸着保持されて所定の速度で搬送されて来る基板材料200が通過する際に、所定のタイミングでストロボを発光させ、このストロボからの光の反射光を受光することにより、基板材料200におけるアライメントマークを含む撮像範囲をそれぞれ撮像するようになっている。
On the other hand, a
アライメントマークは、基板材料200の被露光面202に、円形の貫通孔又は凹部を設けることにより形成されており、これによって、ステージ部材20上の基板材料200の位置(描画領域)が検出されるようになっている。なお、アライメントマークは貫通孔や凹部ではなく、基板材料200の被露光面202に予め形成されている配線パターンであるランド等を利用してもよい。
The alignment mark is formed by providing a circular through-hole or recess in the exposed
[ステージ部材及び循環手段の構成]
次に、ステージ部材20、30及びその循環手段の構成について、図1乃至図5を基に詳細に説明する。ステージ部材20、30は、上面(表面)が基板材料200を載置するための平面状の載置面22A、32Aとされたステージ本体22、32と、そのステージ本体22、32の外方側端部に上方に向かって一体的に立設されたガイド壁24、34とで、鉛直方向よりも水平方向が長い側面視略「L」字状に形成されている。
[Configuration of stage member and circulating means]
Next, the structure of the
そして、ガイド壁24、34の外面両端部には上下方向に沿って、かつ全長に亘って断面視略逆「凹」形状のガイド溝が形成された一対のレール26、36が突設されている。また、ステージ本体22、32の内部は空洞になっており、載置面22A、32Aには、基板材料200を負圧によって吸着するためのエアー吸引用の小孔22B、32Bが多数穿設されている。従って、ステージ部材20、30には、負圧を発生させるための電源ライン又は空気配管を備えたケーブルベア(図示省略)が接続される。
A pair of
即ち、ステージ部材20、30がエアー吸引用の真空ポンプ等の真空発生装置(図示省略)を具備している場合は、その真空発生装置駆動用の電源ラインを備えたケーブルベアとなり、真空発生装置を具備していない場合は、別途設置される真空ポンプ等の真空発生装置(図示省略)と接続する空気配管を備えたケーブルベアとなる。なお、このケーブルベアはステージ部材20、30の移動に追従可能となるように、フレキシブルなチューブ等で構成されるのが好ましいが、ステージ部材20、30を一体に支持するリニア走行体40、60は、同一平面上を搬送方向及び復帰方向に往復移動するだけなので、ステージ部材20、30に対するケーブルベアの取付構造が簡略で済み、そのケーブルベアが絡まるような不具合も起きない。
That is, when the
リニア走行体40、60は、底板42、62と、その底板42、62の外方側端部に上方に向かって一体的に立設されたガイド壁44、64とで、水平方向よりも鉛直方向が長い側面視略「L」字状に形成されており、そのガイド壁44、64の内面両端部に一対のガイドレール46、66が上下方向に沿って、かつ全長に亘って突設されている。そして、このガイドレール46、66にガイド溝が摺動可能に嵌合されて、ステージ部材20、30がリニア走行体40、60に一体に片持ち支持されている。
The linear traveling
また、ガイドレール46、66の間にはボールネジ48、68が平行に配設され、そのボールネジ48、68の一方の端部(例えば下端部)には、ボールネジ48、68を正逆回転可能なモーター(図示省略)が取り付けられている。一方、ガイド壁24、34のレール26、36の間には、内部にネジ山を有する筒状部材28、38が上下方向に沿って一体的に突設されており、その筒状部材28、38にボールネジ48、68が螺合した状態で挿通されている。したがって、モーターが正逆回転駆動することにより、ガイド壁24、34、即ちステージ部材20、30が、ガイド壁44、64のガイドレール46、66に沿って昇降移動自在となる構成である。
Ball screws 48 and 68 are arranged in parallel between the guide rails 46 and 66, and the ball screws 48 and 68 can be rotated forward and backward at one end (for example, the lower end) of the ball screws 48 and 68. A motor (not shown) is attached. On the other hand, between the
また、底板42、62の下面で、かつ四隅の近傍には、搬送方向に沿って断面視略逆「凹」形状のガイド溝が形成されたレール52、72が一体的に突設されており、そのガイド溝が、所定厚さの平板状基台12の上面に突設された一対のガイドレール54、74に摺動可能に嵌合されている。ガイドレール54、74は、図示するように、基台12上の所定位置に隣接して2組、それぞれ搬送方向(復帰方向)に沿って、かつ略全長に亘って並設されており、それぞれのガイドレール54、74の間(内側)には、ボールネジ56、76が所定長さ平行に配設されている。ボールネジ56、76の両端部近傍はそれぞれ一対の支持部(図示省略)によって支持され、その上流側(又は下流側でもよいが)の端部には、それぞれ正逆回転可能なモーター50、70が取り付けられている。
In addition, rails 52 and 72 having guide grooves each having a substantially inverted “concave” shape in cross-section in the transport direction are integrally provided on the lower surface of the
一方、底板42、62の下面略中央には、内部にネジ山を有する筒状部材(図示省略)が、搬送方向(復帰方向)に沿って一体的に突設されており、この筒状部材にボールネジ56、76が螺合した状態で挿通されている。したがって、モーター50、70が正逆回転駆動することにより、リニア走行体40、60がガイドレール54、74に沿って搬送方向及び復帰方向に所定の速度(例えば露光時にあっては30mm/s)で離合可能(すれ違い可能)に移動可能となる構成である。なお、上記モーター50、70は、図示しない搬送制御部から出力される駆動パルス信号により回転駆動するように構成されており、その搬送制御部は上記コントローラーに接続されている。また、リニア走行体40、60を走行させる手段は図示のボールネジ56、76等に限定されるものではなく、リニアモーター等によって走行させるように構成してもよい。
On the other hand, a cylindrical member (not shown) having a screw thread inside is protruded integrally along the conveying direction (return direction) at the substantially lower center of the
また、図示するように、リニア走行体40、60は、片持ち支持したステージ部材20、30を対向させた状態で搬送方向及び復帰方向へ移動するようになっており、上記したように、ステージ本体22、32の幅方向の長さが、底板42、62の幅方向の長さよりも長く形成されている(互いに内方側に向かって張り出し、平面視で各ステージ部材20、30のステージ本体22、32が同一エリア内を移動するようになっている)。したがって、各リニア走行体40、60がすれ違うときには、ステージ本体22、32が互いに干渉しないように、ステージ部材20、30は上方位置と下方位置にずれて移動するようになっている。
Further, as shown in the drawing, the linear traveling
すなわち、ステージ部材20、30は、CCDカメラ182によるアライメント処理と、露光ヘッド100による露光処理が行われるときには、基板材料200を載置面22A、32A上に搭載しているため、上方位置にて搬送方向へ移動し、取出位置から搭載位置へ復帰移動するときには、基板材料200は載置面22A、32A上から取り除かれているため、下方位置にて復帰方向へ移動するようになっている。このように、各ステージ部材20、30が上下に移動して、互いの干渉が回避されるようになっていると、レーザー露光装置10の幅方向をコンパクトに構成できる(設置スペースを低減できる)利点がある。
That is, the
また、このように、ステージ部材20、30が上方位置に上昇してから、CCDカメラ182によるアライメント処理が行われるようになっていると、ステージ部材20、30を上昇させたときの基板材料200の位置ずれが、そのCCDカメラ182による測定時に補正することができる。したがって、描画領域204に対する位置合わせを高精度に行うことができる。
As described above, when the alignment processing by the
また、ステージ部材20、30が上方位置に上昇して、露光ヘッド100による露光処理が行われるため、基板材料200の厚さに応じて、その基板材料200の被露光面202と露光ヘッド100との焦点距離を調節することが可能となる。すなわち、基板材料200の厚さに拘わらず、基板材料200の被露光面202と露光ヘッド100との距離が一定となるように、ステージ部材20、30の昇降量を調整することができるので、厚さの異なる基板材料200毎に、露光ヘッド100の取付高さ位置を変更するような焦点距離調整が不要となる。また、ステージ部材20、30は、リニア走行体40、60と常に一体に走行するので、その移動は精度よく行われる。
Further, since the
[ロード、アンロード工程]
図1に示すように、ローダ80は、基板材料200の4隅を吸着する吸着部材82を備える。この吸着部材(吸着保持手段)82の内部は空洞で、この内部には真空ポンプ(図示省略)が接続されている。また、吸着部材82の吸着面には多数の小孔(図示省略)が形成されており、この小孔から負圧が発生している。
[Load and unload process]
As shown in FIG. 1, the
また、吸着部材82は、ガイドプレート84に搬送方向及び復帰方向へ移動可能に支持された昇降装置(昇降手段)83の下端部に伸縮可能に支持されている。ガイドプレート84は、供給コンベア86上からステージ部材20、30の初期位置(搭載位置)上まで延出している。即ち、吸着部材82は、供給コンベア86上で基板材料200を吸着保持して初期位置上まで移動する。
Further, the
また、昇降装置83は、ガイドプレート84に移動可能に支持された軸受部と、この軸受部に摺動可能に支持された軸部とで構成される昇降部83Aを備える。この昇降部83Aの下端部には矩形状の支持プレート83Bが取り付けられている。また、この支持プレート83Bの4隅からは伸縮軸83Cが垂下されている。
The lifting
図19、図20に示すように、伸縮軸83Cは、支持プレート83Bに軸方向の一端部を取り付けられた軸受部83Dと、この軸受部83Dに摺動可能に支持された軸部83Eとで構成されている。そして、吸着部材82は、この軸部83Eの下端部に取り付けられている。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
また、圧縮コイルバネ85(支持手段)の一端部が軸受部83Dの下端部に取り付けられ、他端部が吸着部材82の上部に取り付けられ、軸部83Eがこの圧縮コイルバネ85に挿入されている。即ち、吸着部材82は、圧縮コイルバネ85によって軸受部83Dに揺動可能に支持されている。
One end of the compression coil spring 85 (support means) is attached to the lower end of the bearing
また、図1に示すように、アンローダ90もローダ80とほぼ同様の構成で、ステージ部材20、30の搬送方向下流端部の昇降位置で露光が終了した基板材料200を吸着保持してレーザー露光装置10の搬送方向下流側の排出コンベア96へアンロードする。
Further, as shown in FIG. 1, the
以下、ロード、アンロードの方法について説明する。 Hereinafter, loading and unloading methods will be described.
図19、図20に示すように、ローダ80は、ステージ部材20、30が搬送方向上流端部の昇降区間で下段から上段へ上昇している間に基板材料200をステージ部材20、30にロードする。ここで、ローダ80は、基板材料200の反りを矯正して基板材料200をステージ部材20、30に密着させるために、基板材料200をステージ部材20、30に押圧する。
As shown in FIGS. 19 and 20, the
また、図21に示すように、アンローダ90は、搬送方向下流端部の昇降区間でステージ部材20、30が上段から下段へ下降している間に露光が終了した基板材料200をステージ部材20、30からアンロードする。
Further, as shown in FIG. 21, the
図21(A)に示すように、アンローダ90は、下降しているステージ部材20、30に向ってステージ部材20、30の下降速度VDよりも速い速度VD´で下降して接近し、図21(B)に示すように、ステージ部材20、30上の基板材料200を吸着保持して上昇する。この際、吸着部材82が基板材料200に接触すると圧縮コイルバネ85が収縮して吸着部材82から基板材料200とステージ部材20、30に加わる押圧力を吸収する。
As shown in FIG. 21 (A), the
ここで、アンロード工程では、ロード工程のように基板材料200をステージ部材20、30に押圧する必要がないので、吸着部材82の下降速度VD´を、できるだけステージ部材20、30の下降速度VDに近づけることによって、吸着部材82から基板材料200とステージ部材20、30に加わる押圧力を小さくし、ステージ部材20、30に発生する振動を小さくすることが望ましい。
Here, in the unloading process, it is not necessary to press the
そして、ロード工程では、上述したように吸着部材82によって基板材料200をステージ部材20、30に押圧しなければならない反面、吸着部材82から基板材料200とステージ部材20、30に加わる押圧力によってステージ部材20、30に発生する振動を抑えなければならない。
In the loading process, the
以下、ロード工程でのローダ80、ステージ部材20、30の駆動方法について説明する。
Hereinafter, a method for driving the
図19(A)に示すように、ローダ80は、基板材料200を保持した状態で昇降可能範囲の最下位にて、ステージ部材20、30が昇降区間まで復帰するのを待機する。ここで、ローダ80の昇降ストロークはステージ部材20、30の昇降ストロークと同等の長さとされ、ローダ80の昇降可能範囲の最下位は、水平移動するステージ部材20、30と干渉しない位置とされている。
As shown in FIG. 19A, the
そして、図19(B)に示すように、ステージ部材20、30が昇降区間に復帰したことが検出されると、ステージ部材20、30を速さVUで、ローダ80を速さVU´で上昇させる。ここで、VU>VU´であり、徐々にステージ部材20、30がローダ80に接近する。
Then, as shown in FIG. 19B, when it is detected that the
そして、図19(C)に示すように、ステージ部材20、30と基板材料200が接触し、ローダ80から基板材料200とステージ部材20、30に押圧力Fが加わる。すると、図19(D)に示すように、逃げ機構が作動し、圧縮コイルバネ85が弾性収縮して押圧力Fを吸収する。これによって、ローダ80から基板材料200とステージ部材20、30に加わる押圧力は、徐々に増加する。
Then, as shown in FIG. 19C, the
そして、ステージ部材20、30とローダ80をそのまま速さVU>VU´で上昇させ、図20(A)に示すように、押圧力Fが規定値FMAX(基板材料200をステージ部材20、30に密着させるために必要な押圧力)に到達した時点で、ローダ80とステージ部材20、30の速度を所定時間(τ´―τ、図22のグラフ参照)等しく(VU=VU´)し、その間にステージ部材20、30の載置面22A、32Aの小孔22B、32Bから基板材料200を吸引し、基板材料200をステージ部材20、30に吸着する。
Then, the
ここで、押圧力Fを規定値FMAXまで急激に増加させると基板材料200からステージ部材20、30に大きな振動が加わってしまう。このため、押圧力Fの増加速度VFを定める必要がある。以下、増加速度VFの設定方法について説明する。
Here, if the pressing force F is rapidly increased to the specified value F MAX , a large vibration is applied from the
増加速度VFは、圧縮コイルバネ85の弾性係数をK、ローダ80とステージ部材20、30との相対速度をV(=VU−VU´)とすると、VF=KV(=(KX)´、X:圧縮コイルバネ85の収縮長)で規定される。
The increase speed V F is V F = KV (= (KX)) where K is the elastic coefficient of the
この増加速度VFを、押圧力Fによってステージ部材20、30に発生する振動の振幅Ap-pを限界値Ap-p´以下に抑制できる速度とする。ここで、限界値とは、発生しても許容できる振動の振幅を指す。即ち、この限界値Ap-p´の振動がロード中のステージ部材20、30から露光中のステージ部材20、30へ伝搬しても露光工程に及ぶ影響は殆ど無く、許容できる程度である。なお、本実施形態では、限界値Ap-p´は1μm程度である。
The increase speed V F is set to a speed at which the amplitude A pp of the vibration generated in the
そして、振動振幅Ap-pは、基板材料200とステージ部材20、30に加わる力を図22のグラフに示すように、台形状のプロファイルにすることで、過渡振動の計算式(1)で規定される。
Ap-p=(4FMAX/Ksωτ){|sin(ωτ/2)|}…(1)
Ks:ステージ部材20、30の弾性係数
ω:ステージ部材20、30の固有振動数
τ:押圧力Fを規定値FMAXまで立ち上げる時間(図22のグラフ参照)
ここで、FMAXは、上述したように、基板材料200の反りを矯正できる程度の力が必要であり、固定値である。また、KSは、できるだけ大きくなるように設計するが、限度のある固定値である。また、ωは、ステージ部材20、30、リニア走行体40、60の重量や弾性係数等から決まる固定値である。さらに、τは、増加速度Vを制御することで、変更可能な制御変数である。
The vibration amplitude A pp is defined by the transient vibration calculation formula (1) by making the force applied to the
A pp = (4F MAX / K s ωτ) {| sin (ωτ / 2) |} (1)
K s : Elastic coefficient ω of the
Here, as described above, F MAX needs a force that can correct the warpage of the
なお、本実施形態では、KS=1.7×107[N/m]、ω=530[rad/s]、FMAX=60[N]として、この条件での立ち上げ時間τと振動振幅Ap-pとの関係を図23のグラフに示している。 In the present embodiment, K S = 1.7 × 10 7 [N / m], ω = 530 [rad / s], and F MAX = 60 [N], and the start-up time τ and vibration under these conditions The relationship with the amplitude A pp is shown in the graph of FIG.
図23のグラフからτ=0.05[S]の時の振動振幅Ap-pが、τ=0の時の振動振幅Ap-pの1割程度に減少していることがわかる。また、τ=0.05[S]の時の振動振幅Ap-pは、限界値Ap-p´である1μmより小さいことがわかる。即ち、立ち上げ時間τの下限値が、τ=0.05[S]となり、4本の圧縮コイルバネ85の弾性係数K´の合計値Kの上限値が、K=60N/mm(K´=15N/mm)となる。なお、本実施形態では、弾性係数K´=2〜5N/mmの圧縮コイルバネ85を用いている。
It can be seen from the graph of FIG. 23 that the vibration amplitude A pp when τ = 0.05 [S] is reduced to about 10% of the vibration amplitude A pp when τ = 0. It can also be seen that the vibration amplitude A pp when τ = 0.05 [S] is smaller than 1 μm which is the limit value A pp ′. That is, the lower limit value of the start-up time τ is τ = 0.05 [S], and the upper limit value of the total value K of the elastic coefficients K ′ of the four compression coil springs 85 is K = 60 N / mm (K ′ = 15 N / mm). In the present embodiment, a
ここで、規定値FMAXは(2)式を満たす。
FMAX=KXMAX=60×XMAX=60…(2)
XMAX:規定値FMAXを基板材料200とステージ部材20、30に加えた時の圧縮コイルバネ85の収縮長
即ち、XMAX=1mmとなり、基板材料200がステージ部材20、30に接触してから0.05[S]の間にステージ20、30をローダ80に対して相対的に1mm上昇させれば良い。従って、相対速度Vは、V=X/τ=1/0.05=20[mm/s]となり、押圧力Fの増加速度VFは、VF=KV=60×20=1200[N/s]となる。
Here, the prescribed value F MAX satisfies the equation (2).
F MAX = KX MAX = 60 × X MAX = 60 (2)
X MAX : contraction length of the
これによって、基板材料200をステージ部材20、30に密着できると共に、ステージ部材20、30の振動振幅Ap-pを露光中のステージ部材20、30に伝搬しても問題がない程度まで低減できる。
As a result, the
このようにして基板材料200がステージ部材20、30に吸着されると、図20(B)に示すように、ローダ80の吸着部材82の真空吸着を解除し、ローダ80の上昇速度VU´をステージ部材20、30の上昇速度VUよりも速くし(VU´>VU)、基板材料200とステージ部材20、30への押圧力Fを徐々に解除する。
When the
ここで、図22のグラフに示すように、押圧力Fを減少させる速度VF´は、押圧力を増加する速度VFと同様の速度とする。即ち、押圧力Fの減少を開始してからτ=0.05[S]経過後に押圧力Fが0になるように、速度VF´を設定する。 Here, as shown in the graph of FIG. 22, the speed V F 'is to reduce the pressing force F, the same speed and the speed V F to increase the pressing force. That is, the speed V F ′ is set so that the pressing force F becomes 0 after τ = 0.05 [S] has elapsed after the pressing force F starts to decrease.
従って、押圧力Fを解除することによってステージ部材20、30に加わる振動を低減でき、基板材料200に露光ムラが発生することを防止できる。
Therefore, the vibration applied to the
そして、図20(C)に示すように、圧縮コイルバネ85が伸びきった時点で押圧力F=0となり、その後、図20(D)に示すように、ローダ80がステージ部材20、30から離脱される。そして、ステージ部材20、30を上段まで上昇させる。これによって、露光準備が終了する。
As shown in FIG. 20C, the pressing force F = 0 when the
なお、ステージ20、30が上昇している間にローダ80が基板材料200をステージ20、30にロードするとしたが、基板材料200のステージ20、30へのロードは、ステージ20、30が下降している間に行うようにしても良い。
While the
また、ステージ20、30が下降している間にアンローダ90が基板材料200をステージ20、30からアンロードするとしたが、基板材料200のアンロードは、ステージ20、30が上昇している間に行うようにしても良い。
Further, while the
[露光装置の動作]
以上のような構成のレーザー露光装置10において、次に、その一連の動作を主に図1、図4、図5を参照しながら説明する。まず、供給コンベア86によって順次供給されてくる基板材料200Aが、図示しないストッパにより停止させられると共に位置決めされ、ローダ80の吸着部材82によって四隅が吸着される。そして、ローダ80は、供給コンベア86上から、昇降区間を上昇中のステージ部材20の載置面22A上に基板材料200Aを載置する。
[Operation of exposure apparatus]
Next, a series of operations in the
このとき、ステージ部材20にはケーブルベアを介して真空ポンプ等により負圧が供給されているので、載置面22Aに穿設された多数の小孔22Bからエアーが吸引されており、基板材料200Aが載置面22A上に密着状態で固定される。
At this time, since a negative pressure is supplied to the
こうして、基板材料200Aがステージ部材20の載置面22A上に吸着保持され、上方位置に保持されると、搬送制御部からの駆動パルス信号によりモーター50が駆動してボールネジ56が回転する。すると、リニア走行体40が、ガイドレール54に沿って搬送方向へ所定の速度で移動し、まず、基板サイズに応じて所定位置まで移動したCCDカメラ182によって、基板材料200Aの搬送方向に沿って設けられたアライメントマークが撮像され、基板材料200Aの描画領域204の位置が検出される。
In this way, when the
すなわち、基板材料200AのアライメントマークがCCDカメラ182の撮像位置(読取位置)に達したら、ストロボを発光させ、CCDカメラ182によって被露光面202におけるアライメントマークを含む撮像領域を撮像する。そして、CCDカメラ182により得られた撮像情報はアライメント制御部へ出力される。アライメント制御部は、撮像情報をアライメントマークの走査方向及び幅方向に沿った位置に対応する位置情報に変換し、この位置情報をコントローラーへ出力する。
That is, when the alignment mark of the
コントローラーは、アライメント制御部からのアライメントマークの位置情報に基づき、描画領域204に対応して設けられたアライメントマークの位置を判断し、このアライメントマークの位置から、描画領域204の走査方向及び幅方向に沿った位置と、描画領域204の走査方向に対する傾き量をそれぞれ判断する。つまり、コントローラーは、ステージ部材20上の基板材料200Aの位置を判断するとともに、画像情報に基づいて、基板材料200Aにおける各アライメントマークの位置を判断し、その描画領域204を判断する。
The controller determines the position of the alignment mark provided corresponding to the
そして、コントローラーは、描画領域204の走査方向に沿った位置に基づいて描画領域204に対する露光開始のタイミングを算出するとともに、描画領域204の幅方向に沿った位置及び走査方向に対する傾き量に基づいて、配線パターンに対応する画像情報に対する変換処理を実行し、変換処理した画像情報をフレームメモリー内に格納する。
The controller calculates the exposure start timing for the
ここで、変換処理の内容としては、座標原点を中心として画像情報を回転させる座標変換処理、幅方向に対応する座標軸に沿って画像情報を平行移動させる座標変換処理が含まれる。更に必要に応じて、コントローラーは、描画領域204の幅方向及び走査方向に沿った伸長量及び縮長量に対応させて画像情報を伸長又は縮長させる変換処理を実行する。
Here, the contents of the conversion process include a coordinate conversion process for rotating the image information around the coordinate origin, and a coordinate conversion process for translating the image information along the coordinate axis corresponding to the width direction. Further, as necessary, the controller executes a conversion process for expanding or contracting the image information in correspondence with the expansion amount and the reduction amount along the width direction and the scanning direction of the
このようにして得られた変換処理後の画像情報及び描画領域204の位置情報は、ステージ部材20に関連付けられてコントローラーのフレームメモリー内に一時記憶され、基板材料200Aがステージ部材20上から(レーザー露光装置10から)次の工程へ搬送するための図示しない搬送装置へ送り出された後に、フレームメモリー内から消去される。なお、本実施形態におけるアライメント処理時間は1秒である。
The image information after the conversion process and the position information of the
さて、アライメントマークが撮像された基板材料200Aは、ステージ部材20(リニア走行体40)が更に搬送方向に移動することにより、ゲート16に垂設されている露光ヘッド100の露光位置へ供給される。そして、所定の速度(例えば30mm/s)で移動しながら、CCDカメラ182による撮像を基にアライメント制御部によって位置検出された描画領域204が、配線パターンに応じた画像情報に基づいて露光され、基板材料200Aの描画領域204に配線パターン等の潜像(画像)が形成される。すなわち、基板材料200Aがステージ部材20と共に搬送方向へ移動されることにより、相対的に露光ヘッド100が復帰方向へ副走査されるので、基板材料200Aには、各露光ヘッド100毎に帯状の露光済み領域206(図6、図7参照)が順次形成される。
Now, the
ここで、その露光処理工程を具体的に説明すると、まず、コントローラーが、ステージ部材20上の基板材料200Aの位置を判断し、フレームメモリー内に格納された描画領域204の位置情報に基づいて、描画領域204の先端が露光位置に達するタイミングを判断する。そして、その描画領域204の先端が露光位置に達するタイミングに同期して露光開始信号を画像情報処理部15へ出力する。これにより、画像情報処理部15は、フレームメモリーに記憶された画像情報を複数ライン分ずつ順次読み出し、読み出した画像情報に基づいて各露光ヘッド100毎に制御信号を生成する。そして、ミラー駆動制御部17は、その生成された制御信号に基づいて各露光ヘッド100毎にDMD106のマイクロミラー110の各々をON状態あるいはOFF状態に制御する。
Here, the exposure process will be specifically described. First, the controller determines the position of the
こうして、DMD106のマイクロミラー110がON・OFF制御されたら、ファイバーアレイ光源112からDMD106にレーザー光が照射され、ON状態のマイクロミラー110に反射されたレーザー光が、レンズ系122、124により基板材料200Aの被露光面202上に結像される。つまり、ファイバーアレイ光源112から出射されたレーザー光が画素毎にON・OFFされて、基板材料200Aの描画領域204がDMD106の使用画素数と略同数の画素単位(露光エリア)で露光される。なお、ここで言う画像情報は、画像を構成する各画素の濃度を2値(ドットの記録の有無)で表したデータであり、本実施形態における露光ヘッド100による露光処理時間は15秒となっている。
Thus, when the
一方、ステージ部材30は、ステージ部材20上の基板材料200Aの露光処理が開始される時に露光処理が終了され、ステージ部材20上の基板材料200Aの露光処理が終了されるまでの間に露光準備をしている。
On the other hand, the exposure of the
即ち、ステージ部材30は、露光処理が終了されると、搬送方向下流端部の昇降区間で最下位まで下降し、この間にアンローダ90によって基板材料200Bをアンロードされる。そして、モータ70がボールネジ56を搬送時とは反対の方向に回転駆動することにより、ステージ部材30は最下位で搬送方向上流端部の昇降区間へ水平移動する。そして、最上位へ上昇する。この間にローダ80によって基板材料200Bを載置面32A上に載置される。このとき、基板材料200Bは、ステージ部材30の小孔32Bからエアーが吸引されていることによる負圧作用で、その載置面32A上に吸着保持される。
That is, when the exposure process is completed, the
こうして、基板材料200Bが搭載され、ステージ部材30が最上位まで上昇すると、搬送制御部からの駆動パルス信号によりモーター70が駆動してボールネジ76が回転する。すると、リニア走行体60がガイドレールに沿って搬送方向へ所定の速度で移動し、ゲート18に取り付けられたCCDカメラ182によって、基板材料200Bの四隅に設けられたアライメントマークが撮像され、基板材料200Bの描画領域204の位置が検出される。つまり、ステージ部材20の露光開始から終了するまでの15秒で、ステージ部材30の露光準備が完了するようになっている。
Thus, when the
他方、基板材料200Aの露光が終了すると、ステージ部材20は搬送方向下流端部の昇降区間で下方位置に下降する。この間、ステージ部材20の真空ポンプ等による負圧が解除されるとともに、ステージ部材20の載置面22A上から基板材料(プリント配線基板)200Aがアンローダ90によって取り出される。すなわち、アンローダ90の吸着部材82によって基板材料200Aの四隅が吸着され、ガイドプレート94に沿ってステージ部材20上から排出コンベア96上へ搬送される。そして、その基板材料(プリント配線基板)200Aは、次の工程へ図示しない搬送装置によって搬送される。
On the other hand, when the exposure of the
また、基板材料200Aが取り除かれたステージ部材20(リニア走行体40)は、モーター50がボールネジ56を搬送時とは反対の方向に回転駆動することにより、元の初期位置(搭載位置)へ復帰移動する。そして、上記動作を繰り返し行い、基板材料200Bのアライメント処理が行われたステージ部材30も、露光処理以下、上記動作を繰り返し行うものである。
The stage member 20 (linear traveling body 40) from which the
以上、上記実施形態では、ステージ部材20、30を停止させることなくロード、アンロードを行うようにしたので、露光準備に要する時間を短縮できる。本実施形態のステージ循環装置11の構成で、ステージ部材20、30の昇降と同時にロード、アンロードを行わない場合は、図24の表に示すように、露光準備に要する時間は19秒となるが、ステージ部材20、30の昇降と同時にロード、アンロードを行うことによって、露光準備に要する時間が14秒に短縮される。
As described above, in the above embodiment, loading and unloading are performed without stopping the
ここで、露光に要する時間は15秒なので、一方のステージの露光が終了するまでに他方のステージの露光準備を終了させることができる。即ち、一方のステージの露光が終了するのと同時に他方のステージの露光を開始できるので、連続露光の高速化が達成される。 Here, since the time required for exposure is 15 seconds, the exposure preparation of the other stage can be completed before the exposure of one stage is completed. That is, since the exposure of the other stage can be started at the same time as the exposure of one stage is completed, the speed of continuous exposure can be increased.
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ循環装置を、ステージ循環装置11を備えるレザー露光装置10を例に取って説明したが、これに限らず、検査装置等、ステージを高速で循環させる必要がある装置に適用可能である。また、本発明に係るステージ循環装置を備える画像形成装置の一例として、プリント配線基板の素材となる基板材料200を露光するレーザー露光装置10について説明をしたが、本発明に係る画像形成装置は、基板材料200を露光するレーザー露光装置10に限定されるものではなく、PS板、CT刷板等の感光性印刷板、感光紙等の感光材料を露光する露光装置等にも適用できる。
In the above embodiment, the stage circulating apparatus according to the present invention has been described by taking the
また、デジタル露光を行うレーザー露光装置10に限定されるものではなく、マスク露光を行うレーザー露光装置にも適用できる。また、これらを露光するための光ビームとしては、レーザービーム以外に可視光線、X線等も用いることができる。更に、本発明に係る画像形成装置は、インクジェット方式の画像形成装置やディスプレイ製造装置にも適用できる。
Further, the present invention is not limited to the
10 レーザー露光装置(画像形成装置)
11 ステージ循環装置
20、30 ステージ部材(ステージ)
22B、32B 小孔(負圧発生孔)
80 ローダ
82 吸着部材(吸着保持手段)
83 昇降装置(昇降手段)
85 圧縮コイルバネ(支持手段)
90 アンローダ
100 露光ヘッド(画像形成手段)
106 DMD(空間変調素子)
200 基板材料(搭載物)
10 Laser exposure equipment (image forming equipment)
11
22B, 32B Small hole (negative pressure generating hole)
80
83 Lifting device (lifting means)
85 Compression coil spring (support means)
90
106 DMD (Spatial Modulation Element)
200 Substrate material (mounting)
Claims (7)
前記ローダは、前記ステージが昇降している間に前記搭載物を前記ステージに搭載すること特徴とするステージ循環装置。 A stage circulating device in which a plurality of stages on which a load is mounted by a loader and the load is lowered by an unloader is moved up and down to change the height and horizontally move and circulate at a height that can pass each other,
The stage loader, wherein the loader mounts the load on the stage while the stage is moving up and down.
前記ローダは、
前記搭載物を保持する保持手段と、
前記保持手段を伸縮可能に支持し、前記ステージの昇降路に沿って前記保持手段を昇降させる昇降手段と、
前記保持手段に弾性力を付与し、前記搭載物を前記ステージに押圧すると弾性収縮して前記搭載物を前記ステージへ押圧する押圧力を除々に増加させる支持手段と、を備え、
前記負圧発生孔が前記搭載物を前記ステージに密着させるために必要な値まで前記押圧力を増加する速度を、前記押圧力によって前記ステージに発生する振動の振幅を限界値以下に抑制できる制御速度とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ循環装置。 The stage is formed with a negative pressure generating hole for generating a negative pressure and adsorbing and fixing the load on the stage,
The loader is
Holding means for holding the load;
Elevating means for supporting the holding means in a telescopic manner and elevating the holding means along a hoistway of the stage;
A support means for applying an elastic force to the holding means and gradually increasing a pressing force for pressing the load against the stage by elastic contraction when the load is pressed against the stage;
Control in which the negative pressure generating hole can suppress the speed at which the pressing force is increased to a value necessary for bringing the mounted object in close contact with the stage, and the amplitude of vibration generated in the stage by the pressing force can be suppressed to a limit value or less. The stage circulating apparatus according to claim 1 or 2, wherein a speed is set.
前記ステージが水平移動する際に前記ステージに搭載された前記搭載物に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。 The stage circulating apparatus according to any one of claims 1 to 5,
An image forming apparatus comprising image forming means for forming an image on the mounted object mounted on the stage when the stage moves horizontally.
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CN112764322A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 合肥芯碁微电子装备股份有限公司 | Long-roller type pressing plate mechanism of laser direct writing lithography machine |
-
2004
- 2004-01-22 JP JP2004013997A patent/JP2005209837A/en active Pending
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